Geïnspireerd door de vleugelveren van pinguïns hebben onderzoekers een chemicaliënvrije oplossing ontwikkeld voor het probleem van ijsvorming op elektriciteitsleidingen, windturbines en zelfs vliegtuigvleugels.
IJsaccumulatie kan enorme schade aan de infrastructuur veroorzaken en in sommige gevallen stroomuitval veroorzaken.
Of het nu gaat om windturbines, elektrische torens, drones of vliegtuigvleugels, oplossingen voor problemen zijn vaak afhankelijk van arbeidsintensieve, kostbare en energie-intensieve technologieën, evenals van verschillende chemicaliën.
Een team onderzoekers van de Canadese McGill University denkt een veelbelovende nieuwe manier te hebben gevonden om het probleem op te lossen na onderzoek naar de vleugels van ezelspinguïns, die in de ijskoude wateren van Antarctica zwemmen en waarvan de vacht zelfs bij oppervlaktetemperaturen niet bevriest.ruim onder het vriespunt.
“We onderzochten eerst de eigenschappen van lotusbladeren, die heel goed zijn in het uitdrogen, maar minder effectief bleken te zijn in het uitdrogen”, zegt universitair hoofddocent Ann Kitzig, die al bijna tien jaar naar een oplossing zoekt.
“Pas toen we de massa pinguïnveren gingen bestuderen, ontdekten we een natuurlijk materiaal dat zowel water als ijs kon verwijderen.”
De microscopische structuur van de veer van een pinguïn (hierboven afgebeeld) bestaat uit weerhaken en twijgen die zich aftakken vanaf een centrale veerschacht met “haken” die de individuele veerharen met elkaar verbinden om een ​​vloerkleed te vormen.
Aan de rechterkant van de afbeelding is een stukje te zienroestvrijstaaldraaddoek dat de onderzoekers hebben verfraaid met nanogroeven die de structurele hiërarchie van pinguïnveren nabootsen.
“We ontdekten dat de gelaagde opstelling van de veren zelf voor waterdoorlaatbaarheid zorgt, en dat hun gekartelde oppervlakken de ijshechting verminderen”, zegt Michael Wood, een van de co-auteurs van het onderzoek."We konden deze gecombineerde effecten repliceren met laserverwerking van geweven draadgaas."
Kitzig legt uit: “Het lijkt misschien contra-intuïtief, maar de sleutel tot anti-ijsvorming zijn alle poriën in het gaas die water absorberen onder vriesomstandigheden.Het water in deze poriën bevriest uiteindelijk en naarmate het uitzet, ontstaan ​​er scheuren, net als jij.We zien het in ijsblokjeshouders in koelkasten.We hebben heel weinig moeite nodig om ons gaas te ontdooien, omdat de scheuren in elk gat gemakkelijk over het oppervlak van deze gevlochten draden slingeren.
De onderzoekers voerden windtunneltests uit op stenciloppervlakken en ontdekten dat de behandeling 95 procent effectiever was in het voorkomen van ijsvorming dan onbehandeld gepolijste oppervlakken.roestvrijstalen panelen.Omdat er geen chemische behandeling nodig is, biedt de nieuwe methode een potentieel onderhoudsvrije oplossing voor het probleem van ijsvorming op windturbines, elektriciteitspalen en elektriciteitsleidingen, en drones.
Kitzig voegde hieraan toe: “Gezien de reikwijdte van de regelgeving voor de passagiersluchtvaart en de risico’s die daarmee gepaard gaan, is het onwaarschijnlijk dat een vliegtuigvleugel eenvoudigweg in metaalgaas zou worden gewikkeld.”
“Op een dag kan het oppervlak van een vliegtuigvleugel echter de textuur bevatten die we bestuderen, en het ontdooien zal plaatsvinden door een combinatie van traditionele methoden voor het ontdooien van het vleugeloppervlak, in combinatie met oppervlaktetexturen geïnspireerd op pinguïnvleugels.”
© 2023 Instituut voor Engineering en Technologie.Het College of Engineering and Technology is geregistreerd als liefdadigheidsinstelling in Engeland en Wales (nummer 211014) en Schotland (nummer SC038698).